前言

本文是外包学生管理系统的架构设计文档，用于指导外包学生管理系统后续的开发、测试和运维。

词汇表

1. 业务背景

随着学校的规模的不断扩大，学生数量的增加，需要处理的信息也日趋增大。不仅花费大量的教师资源， 处理效率也十分低下。

为提高学生管理的管理水平，优化资源，尽可能降低管理成本成为学生管理的新课题，学生管理系统是从 学生管理现状出发，根据学生管理的新要求进行开发设计的，它需要解决学生信息管理数据信息量大修改 不方便，对一系列数据进行分析时花费时间长等问题，帮助学生管理人员有效管理学生信息。

因此学生信息管理系统可以通过系统规范化地管理、科学性统计和快速查询、修改、增加、删除等，提高 信息的准确度以及日常管理的工作效率。

2. 约束和限制

1.必须在 2021.08.30 号学生开学前完成

2.成本不能超过 1000 万

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

大部分的业务场景对于可用性没有 7*24 小时的要求，但是对于，学生的个人信息、成绩信息等数据是不能丢失的，对于数据高可用有比较高的要求，因此，数据必须有备份。

 3.1.2 高性能

单个学校的总人数一般不会超过 1 万人，同时访问的场景也比较少，对性能的要求不是很高。

3.1.3 可扩展

学生管理系统的业务比较稳定，变化的频率比较低，对于扩展性没有很高的要求。

综合来看，学生管理系统需要数据高可用性，能够持久化存储，并有安全的备份机制，对于性能和扩展性的要求不高。

3.2 总体架构

系统架构分为 3 层，接入层 Nginx、服务层、存储层

接入层 Nginx：负责流量转发、负载均衡

服务层：负责业务逻辑处理

• 学生子系统：学生信息管理

• 课程子系统：课程信息管理

• 权限子系统：负责权限信息管理

存储层：mysql 负责信息的持久化存储和数据备份

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 学生子系统

1. 系统登录：此功能面向所有用户角色，根据用户角色权限不一，功能权限也不一样。

2. 账号分配：学生账号由系统生成，给定相应权限，可进行密码更改，无法对系统成绩评定等功能做出相应干 涉。教师账号由管理者（教务）通过系统生成，教师有对学生成绩评定和试卷评定的权限，同时兼容学生权 限。管理（教务）权限由系统固有账号，是系统 root 权限，对教师有分配管理权限，对数据有增加、修改、 删除、查询权限。

3. 账号绑定：学生账号可通过第三方如：手机号码、微信等自行绑定，可实现账号自助找回等。

4. 组织管理层级：按学生实际情况划分归属。 例如：软件学院—数字传媒方向（专业）—软件 1306—苗雨 乔。

5. 文件上传/下载：此功能针对所有用户开放，学生可以将自己课堂笔记、日常作业等相关信息在线传输，教 师通过学生上传的相关作业、试卷信息进行相应评定，完成对学生平时成绩的评定。此功能一旦评定结束，所 有用户只有查询、浏览的权限，除管理员外其他用户没有对成绩修改的权限。

6. 信息查询：此项功能包含课程查询（含课程体系、课时安排、课表、教师、教材等）、成绩查询、文件查询。

4.1.2 课程子系统

1. 课程录入：由管理员对相应课程体系进行录入，供学生、教师进行在线选择。

2. 选课功能：学生可以在线对自己的课程体系进行选择，相对应的课程选择功能类比。

3. 排课功能：此功能根据学生选定的课程和教学体系安排，对相应教师、教室、时间进行统一规划安排。 排课功能备选开发方向为在线排课和人工录入，在线排课是系统根据课程要设置课程的名称、课时、上课 的班级、代课老师等信息，除此之外，还可以选填排课时的优选项，例如：上课时间有限上午等系统自动 生成课程信息，管理员有权限对课程安排作出添加、删除、修改等判定。

4. 教材选择：此功能由教务统一管理，根据每门课程选定相应教材。

4.1.3 权限子系统

1. 系统使用者有学生、教师、管理员、辅导员。

2. 学生、教师、辅导员可以注册、登录、修改自己的信息，但注册信息需要管理员审核通过。

3. 学生只能查看自己的成绩，教师可以修改学生的成绩。

4. 辅导员可以查看学生的信息，可以设置学生的奖惩信息。

5. 教师可以上传考试试题，学生可以做题。

4.2 关键设计

1）数据存储可靠性

学生、老师的个人信息，学生的考试信息，课程信息，都存储在关系数据库 mysql 中，mysql 本身采用主备架构，读写都在主库，数据会通过 binlog 同步到从库中。当主库宕机后，可以把流量切换到从库。当有一台机器磁盘损坏、或者其他的硬件故障，数据可以从另外一台机器恢复。

4.3 设计规范

1）接入层使用 Nginx，负载均衡采用 Round Robin

2）服务使用 Spring Boot 开发

3）Mysql 使用 Innodb 存储引擎

5. 质量设计

5.1 可测试性

• 业务的逻辑划分比较清楚，各部分尽量解耦，测试性比较好。

5.2 可维护性

• 服务都是无状态的，可以无限制的重启。

• 数据库 Mysql，比较稳定，维护成本不高。

5.3 可观测性

• 基于 Promethues 和 Grafana 打造 qps 和服务监控平台

6. 演进规划

6.1 管理系统一期

实现基本的学生信息管理、考试管理、权限管理。

6.2 管理系统二期

增加教师信息管理、排课系统。

6.3 管理系统平台

增加管理系统的平台化功能。